96
PERENCANAAN STRUKTUR BAJA BERDASARKAN KEKAKUAN DAN
KEKUATAN SISTEM GANDA SRPMK DAN SRBE BENTUK DIAGONAL
MENURUT SNI 1726:2012 PASAL 7.2.5.1
Hendri Sugiarto Mulia1, Stefanus Edwin2, Hasan Santoso3, dan Pamuda Pudjisuryadi4
ABSTRAK: Indonesia merupakan salah satu negara yang rawan terhadap gempa, maka dari itu bangunan di Indonesia harus didesain tahan terhadap gempa. Perencanaan stuktur terhadap gaya gempa di Indonesia diatur dalam SNI 1726:2012. Pada umumnya ada dua sistem penahan gempa yang sering digunakan yaitu sistem tunggal dan sistem ganda. Pada penelitian ini, struktur bangunan akan didesain dengan sistem ganda berupa Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dan Sistem Rangka Bresing Eksentris (SRBE) berbentuk diagonal. Diatur dalam SNI 1726:2012 pasal 7.2.5.1, dalam mendisain sistem ganda, kelompok SRPMK harus mampu menahan minimal 25% base shear yang terjadi. Bangunan didesain dengan 2 skenario yaitu Skenario 1 (S1) dan Skenario 2 (S2), dimana pada desain struktur S1, kelompok SRPMK menahan 25% base shear yang terjadi, sedangkan pada desain struktur S2, kelompok SRPMK menahan kurang dari 25% base shear, tetapi gaya dalam yang terjadi akibat beban gempa dikalikan suatu faktor agar memenuhi syarat bahwa kelompok SRPMK minimal menahan 25% base shear. Dari hasil penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa bangunan yang didesain dengan S1 memiliki performa yang lebih baik dibandingkan dengan S2 bila ditinjau dari simpangan yang terjadi. Hal ini berbanding lurus dengan berat bangunan yang didesain dengan S1 lebih berat dibandingan dengan S2.
KATA KUNCI: sistem ganda, sistem rangka pemikul momen khusus, sistem rangka bresing eksentris
1. PENDAHULUAN
Perencanaan struktur bangunan tahan gempa sangat penting diterapkan di Indonesia, Ini disebabkan karena secara geografis Indonesia merupakan negara kepulauan yang terletak pada pertemuan empat lempeng tektonik yaitu lempeng Benua Asia, Benua Australia, lempeng Samudera Hindia dan Samudera Pasifik. Sebagian besar wilayah Indonesia memiliki tingkat kerawanan yang cukup tinggi terhadap gempa. Beban gempa berbeda dengan beban-beban lainnya, besarnya beban gempa sangat bergantung pada berat struktur bangunan tersebut. Dalam perencanaan bangunan di Indonesia, Standar Nasional Indonesia (SNI) 1726:2012 merupakan pedoman sekaligus peraturan yang di pakai dalam mendesain struktur terhadap beban gempa. Di dalam SNI 1726:2012 tersebut, dijelaskan tentang tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan non gedung, ada berbagai macam sistem penahan gempa yang dapat digunakan. Sistem tersebut terdiri dari sistem tunggal dan sistem ganda (Badan Standarisasi Nasional, 2015). Pada pasal 7.2.5.1 dalam SNI 1726:2012 untuk sistem ganda, mengharuskan rangka pemikul momen mampu menahan paling sedikit 25% gaya gempa desain, dan tahanan gaya gempa total harus disediakan oleh rangka pemikul momen dan dinding geser atau rangka bresing, dengan distribusi yang proporsional tehadap kekakuannya. Kemudian dilakukan
97
peninjauan terhadap FEMA 451 dan FEMA 356, dimana pada FEMA 451 dikatakan bahwa syarat 25% base shear diterima oleh proporsi kekuatan dari sistem rangka (SAC Joint Venture, 2006) dan pada FEMA 356 dikatakan bahwa syarat 25% base shear diterima oleh proporsi kekakuan sistem rangka (SAC Joint Venture, 2000). Berdasarkan peraturan tersebut, Gunawan dan Kurniawan (2016) melakukan penelitian dengan 2 skenario berbeda untuk menyimpulkan skenario manakah yang akan menghasilkan bangunan dengan perilaku yang lebih baik. Skenario 1 (S1) adalah skenario desain bangunan dengan distribusi base shear harus mencapai 25% dari total base shear. Skenario 2 (S2) adalah skenario desain bangunan dengan distribusi base shear kurang dari 25% dari total base shear kemudian mengalikan gaya gempa yang terjadi dengan faktor yang didapat dari persamaan 1.1. Dalam mendesain S2, bila distribusi base shear dari awal desain bangunanmelebihi 25% dari total base shear, maka harus melakukan desain ulang.���� �� � = �� � ℎ�� ���5%
�� � ℎ�� ��� + �� � ℎ�� � %
.
2. LANDASAN TEORI
2.1. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK)
Untuk perencanaan desain SRPMK pedoman yang dipakai ialah menggunakan SNI 1729:2015 dan AISC 341-10. dimana ketentuan seismik untuk struktur bangunan gedung baja harus diterapkan pada perancangan sistem penahan gaya gempa dari baja struktural. SNI 1729:2015 menjadi pedoman untuk desain komponen struktur terhadap tekan, geser, dan lentur (Badan Standarisasi Nasional, 2015) sedangkan AISC 341-10 merupakan acuan untuk desain SRPMK maupun SRBE yang berhubungan langsung dengan beban gempa (American Institute of Steel Construction, 2010).
2.2. Sistem Rangka Bresing Eksentris (SRBE)
SRBE adalah sistem rangka bresing yang salah satu ujung bresing bertemu sebuah balok link dengan eksentrisitas tertentu yang terbebani gaya geser dan lentur. Dalam mendisain SRBE jugamenggunakan acuan AISC 341-10.
2.3. Performance Based Design (PBD)
Bangunan tidak boleh didesain terhadap kekuatan saja, namun perlu diperhatikan pula performance bangunan tersebut. Parameter yang digunakan adalah IO (Immediate Occupancy), LS (Life Safety), dan CP (Collapse Prevention).
.
3. METODOLOGI PENELITIAN
Penamaan model bangunan mengikuti dari penelitian sebelumnya dapat dilihat pada Gambar 1 sampai Gambar 3 dan untuk makna penggunaan kode bangunan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Makna Penggunaan Kode
Kode Makna
31J12 Bangunan dengan 3 bentang, 1 SRBE, berlokasi di Jayapura, 12 lantai 52J12 Bangunan dengan 5 bentang, 2 SRBE, berlokasi di Jayapura, 12 lantai 53J20 Bangunan dengan 5 bentang, 3 SRBE, berlokasi di Jayapura, 20 lantai
98
Gambar 1. Denah Bangunan 31J1299
Gambar 3. Denah Bangunan 53J20Langkah – langkah yang dilakukan dalam mendesain komponen struktur bangunan dibedakan berdasarkan skenario yangada, yaitu sebagai berikut:
1. Skenario 1 akan diawali dengan preliminary design yang kemudian dilanjutkan dengan pemodelan struktur secara tiga dimensi menggunakan bantuan program CSI ETABS 2016 v16.0.0. Lalu dilanjutkan dengan menentukan pembebanan struktur, baik beban mati, beban hidup, maupun beban gempa. Setelah pemodelan dan pembebanan selesai, dilakukan pengecekan terhadap base shear yang terjadi. Apabila persentase base shear pada SRPMK kurang dari 25%, maka dilakukan perubahan profil sedemikian rupa sehingga syarat 25% tercapai. Setelah syarat terpenuhi, maka dilakukan capacity design, dilanjutkan dengan pemeriksaan drift bangunan, dan terakhir mengecek performa bangunan dengan nonlinear time history analysis.
100
4. HASIL DAN ANALISISSetelah pemodelan pada program SAP2000 v18, dilanjutkan dengan proses desain, pada proses ini dapat diketahui dimensi profil yang digunakan, berat baja bangunan, distribusi gaya lateral, displacement serta drift ratio. Hasil inilah yang nantinya akan dibandingkan dengan syarat – syarat ketentuan.
4.1. Dimensi Penampang Profil
Pertama dilakukan capacity design dan didapatkan profil – profil yang sesuai untuk SRPMK dan SRBE. Dalam perhitungan kelompok SRBE, baik pada Skenario 1 ataupun Skenario 2 diperhitungkan beban tambahan sesuai dengan AISC (American Institute of Steel Construction, 2010). Sedangkan untuk kelompok SRPMK, pada Skenario 2 diperhitungkan scale factor pada gaya dalam yang terjadi. Ukuran penampang profil yang digunakan akan dijelaskan pada Tabel 2 sampai Tabel 4.
Tabel 2. Profil Bangunan 31J12-S1 dan 31J12-S2
Bangunan Elemen Lantai Penampang Bangunan Elemen Lantai Penampang
31J12-S1
Bresing (1-5) HB 350x350x159
31J12-S2
Bresing (1-5) HB 350x350x157 (6-12) HB 300x300x106 (6-12) HB 300X300X141
Tabel 3. Profil Bangunan 52J12-S1 dan 52J12-S2
52J12-S1
Bresing (1-7) HB 350X350X157
52J12-S2
101
Tabel 4. Profil Bangunan 52J20-S1 dan 52J20-S24.2. Distribusi Gaya Lateral
Dalam mendesain bangunan dengan system ganda, perlu diperhitungakan bahwa SRPMK mampu menahan sedikitnya 25% gaya gempa dari total gaya gempa yang diterima. Berikut akan dijelaskan persentase distribusi gaya lateral pada bangunan, scale factor yang terhitung dan diaplikasikan pada seluruh bangunan Skenario 2 (S2). Data akan disajikan dalam bentuk tabel yakni pada Tabel 5.
Tabel 5. Persentase Gaya Lateral pada Bangunan dan Scale Factor
Keterangan 31J12 52J12 53J20
S1 S2 S1 S2 S1 S2
Base Shear SRPMK (%) 26.37 20.65 26.24 20.25 26.59 20.10
Base Shear SRBE 73.63 79.35 73.76 79.75 73.41 79.90
Scale Factor - 1.21 - 1.23 - 1.24
4.3. Berat Baja yang Digunakan
Berat baja yang dibutuhkan pada setiap bangunan sesuai dengan hasil akhir perhitungan pada capacity design. data dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Berat Baja yang Digunakan pada Bangunan
Keterangan 31J12 52J12 53J20
S1 S2 S1 S2 S1 S2
Berat struktur (kN) 38086.78 37506.5 94075.5 93472.5 158672.5 157867.5 Berat struktur (ton) 3882.44 3823.29 9589.76 9528.29 16174.57 16092.51
102
4.4. Displacement dan Drift RatioHasil dari displacement dan drift ratio dapat dilihat pada Tabel 7 dan Tabel 8.
Tabel 7. Simpangan (displacement) Maksimum Gempa Periode Ulang 2500 Tahun
Bangunan Skenario Displacement (mm)
31J12 S1 463.513
Tabel 8. Drift Ratio Maksimum Gempa Periode Ulang 2500 Tahun
Bangunan Skenario Drift Ratio (%)
31J12 S1 1.3659
4.5. Building Performance
Selain meninjau kekuatan, bangunan juga harus dicek terhadap performa dan perilaku bangunannya. Maka dari itu dari drift ratio hasil penelitian akan dibandingkan dengan FEMA 356 ( SAC Joint Venture, 2000) yang mengkondisikan tipe kerusakan bangunan sebagai Immediate Occupancy, Life Safety, dan Collapse Prevention. Untuk hasil pembahasan dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9. Klasifikasi Kerusakan Bangunan berdasarkan FEMA 356
Bangunan Skenario Immediate Occupancy
103
terjadi, displacement, maupun drift ratio. Hal dikarenakan profil bangunan yang tidak jauh berbeda. Dalam mendesain sistem ganda, kedua Skenario (S1 dan S2) masih dapat digunakan karena perbedaan hasil yang tidak jauh berbeda.6. DAFTAR REFERENSI
American Institute of Steel Construction (2010). Seismic Provisions for Structural Steel Buildings , ANSI/AISC 341-10. American Institute of Steel Construction, Inc., Chicago
Badan Standarisasi Nasional. (2015). Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural, SNI 1729:2015.
Badan Standarisasi Nasional. (2012). SNI 1726-2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non-gedung, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta, Indonesia.
Gunawan, K. Kurniawan, J. (2016). Penelitian Mengenai SNI 1726:2012 Pasal 7.2.5.1 tentang Distribusi Gaya Lateral terhadap Kekakuan dan Kekuatan pada Struktur Baja Sistem Rangka Bresing Eksentris (Tugas Akhir Strata 1 No. 11012130/SIP/2016). Unpublished Undergraduate Thesis, Universitas Kristen Petra, Surabaya.
SAC Joint Venture (2000). FEMA-356 Recommended Seismic Design Criteria for New Steel Moment-Frame Buildings. Federal Emergency Management Agency. California.
